JP2017022985A - Operation of wind turbine based on frequency of ac output voltage signal supplied by power converter of wind turbine - Google Patents

Operation of wind turbine based on frequency of ac output voltage signal supplied by power converter of wind turbine Download PDF

Info

Publication number
JP2017022985A
JP2017022985A JP2016135274A JP2016135274A JP2017022985A JP 2017022985 A JP2017022985 A JP 2017022985A JP 2016135274 A JP2016135274 A JP 2016135274A JP 2016135274 A JP2016135274 A JP 2016135274A JP 2017022985 A JP2017022985 A JP 2017022985A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
wind turbine
frequency
wind
controlling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016135274A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6316345B2 (en
Inventor
ブライアン ブロウガン ポール
Paul Brian Brogan
ブライアン ブロウガン ポール
ゴレンバウム ニコレーウス
Goldenbaum Nikolaus
ゴレンバウム ニコレーウス
ティステズ ヤン
Thisted Yang
ティステズ ヤン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of JP2017022985A publication Critical patent/JP2017022985A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6316345B2 publication Critical patent/JP6316345B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04Automatic control; Regulation
    • F03D7/042Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0276Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling rotor speed, e.g. variable speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F03D9/255Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28The renewable source being wind energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/76Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To operate a wind turbine on the basis of a frequency of an AC output voltage signal supplied by a power converter of the wind turbine.SOLUTION: A wind turbine 120 includes mechanical drive trains 222 and 228, a power generator 230 mechanically connected to the drive trains, and a power converter 240 electrically connected to the power generator. A method for operating the wind turbine includes the steps of: a) calculating a frequency of the AC output voltage signal supplied by the power converter; b) determining whether the calculated frequency significantly changed more than a prescribed threshold value with respect to the previously calculated frequencies; c) changing a power reference signal for the wind turbine when change in the calculated frequency is larger than the prescribed threshold value; d) supplying the changed power reference signal to a controller 250 of the wind turbine; and e) controlling the operation of the wind turbine on the basis of the changed power reference signal.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は全般的には、複数の風力タービンを含むウィンドパークによって発電された電力を、ウィンドパークから電力系統へ送電する技術分野に関する。特に本発明は、風力タービンを含むウィンドパークから電力系統へ効率的に送電できるようにした、風力タービンの運転方法に関する。さらに本発明は、このような風力タービン制御方法を実施可能な風力タービン、および1つのウィンドパークにおける複数の風力タービンの発電全体を制御する方法にも関し、この場合、各風力タービンは、上述の風力タービン制御方法を実施可能である。   The present invention generally relates to the technical field of transmitting electric power generated by a wind park including a plurality of wind turbines from the wind park to an electric power system. In particular, the present invention relates to a method for operating a wind turbine that can efficiently transmit power from a wind park including the wind turbine to a power system. The invention further relates to a wind turbine capable of implementing such a wind turbine control method and a method for controlling the overall power generation of a plurality of wind turbines in one wind park, wherein each wind turbine is A wind turbine control method can be implemented.

本明細書において用語「ウィンドパーク」とは、電力系統に共通に供給される電力を発電する少なくとも2つの風力タービンを含む任意の配置構成のことである。「ウィンドパーク」は、「ウィンドファーム」と呼ばれることもあるし、もっとわかりやすく表現すれば「風力発電所」と呼ばれることもある。ウィンドパークをオフショアに配置してもよいし、オンショアに配置してもよい。   As used herein, the term “wind park” refers to any arrangement that includes at least two wind turbines that generate power commonly supplied to a power system. A “wind park” is sometimes called a “wind farm” or, more simply, a “wind power plant”. The wind park may be arranged offshore or onshore.

背景技術
風力タービンは、クリーンかつ効率的な手法で、機械的な風力エネルギーを電気エネルギーに変換するために用いられる。風力タービンの場合、複数のロータブレードを備えたロータを有する機械的な駆動トレインによって、発電機が直接、またはギアボックスを介して、駆動される。発電機のステータ端子に結果として発生する交流(AC)周波数は、ロータの回転速度に正比例する。ステータ端子における電圧も、発電機の回転速度に依存して変化する。最適なエネルギー取得のために、この回転速度は、ロータブレードを駆動する利用可能な風の速度に応じて変化する。速い風速のときにはエネルギー取得を制限し、ロータが場合によっては破損してしまうのを避けるために、ロータブレードのピッチ角を変化させることで、発電機の回転速度を制御することができる。
Background Art Wind turbines are used to convert mechanical wind energy into electrical energy in a clean and efficient manner. In the case of a wind turbine, the generator is driven directly or via a gearbox by a mechanical drive train having a rotor with a plurality of rotor blades. The resulting alternating current (AC) frequency at the generator stator terminal is directly proportional to the rotational speed of the rotor. The voltage at the stator terminal also varies depending on the rotational speed of the generator. For optimum energy acquisition, this rotational speed varies depending on the speed of available wind driving the rotor blades. The rotational speed of the generator can be controlled by changing the pitch angle of the rotor blades to limit energy acquisition at high wind speeds and to avoid possible damage to the rotor.

発電機の可変の電圧および周波数を、公称的には一定である電力系統の電圧および周波数に整合させることは、一般に電力変換器によって達成される。電力変換器には一般に発電機側ブリッジが含まれており、これは通常動作中は、直流(DC)リンクに電力を供給する能動的な整流器として動作する。発電機側ブリッジは、パルス幅変調(PWM)ストラテジを利用して完全に制御および調整される一連の半導体電力スイッチングデバイスを備えた、任意の適切なトポロジーを有することができる。さらに電力変換器は一般的に系統側ブリッジを有しており、この系統側ブリッジは、直流リンクの直流電力を、電圧と周波数と位相角に関して電力系統の個々の電気量に整合された交流電力に変換する。系統側ブリッジから、または(たとえばそれぞれ1つのトランスを介して)複数の系統側ブリッジに接続されたバスバーから、電力を伝達または送電する場合、電圧の振幅のほか、系統側ブリッジの出力における、またはバスバーにおける電圧信号の、電力系統の位相に対する相対的な位相も、どれだけの電力量が送電可能であるかに関して重要な値である。   Matching the generator variable voltage and frequency to the power system voltage and frequency, which is nominally constant, is generally accomplished by a power converter. Power converters typically include a generator-side bridge that operates during normal operation as an active rectifier that provides power to a direct current (DC) link. The generator-side bridge can have any suitable topology with a series of semiconductor power switching devices that are fully controlled and tuned using a pulse width modulation (PWM) strategy. In addition, the power converter generally has a system side bridge, which converts the DC power of the DC link into AC power that is matched to the individual electrical quantities of the power system with respect to voltage, frequency and phase angle. Convert to When transmitting or transmitting power from a system side bridge or from a bus bar connected to a plurality of system side bridges (eg, via one transformer each), in addition to the voltage amplitude, at the output of the system side bridge, or The relative phase of the voltage signal at the bus bar relative to the phase of the power system is also an important value regarding how much power can be transmitted.

この点に関して述べておくと、このような位相角は、所定の逆起電力(back EMF)と関連づけられており、電力伝達について説明するための別のアプローチによれば、このような逆起電力は、電力を電力系統に送電するために必要とされるものである。このアプローチによれば、逆起電力は電力系統によって形成される。   In this regard, such a phase angle is associated with a predetermined back electromotive force (back EMF), and according to another approach to explain power transfer, such a back electromotive force is Is required to transmit power to the power grid. According to this approach, the back electromotive force is formed by the power system.

ただし、交流電力接続とは対照的に、特に、1つのウィンドパークに属する複数の風力タービンにより発電された電力を、いわゆる高電圧直流(HVDC)電力接続を介して、電力系統に伝達することも可能である。このような解決策は、a)1つの風力タービンと、b)個々のオンショア電力系統との間の距離が長い(たとえば数100km)、オフショアウィンドパークに特に適している。距離が長い場合、高電圧直流送電系統における電力損失は、交流送電系統における相応の損失よりも著しく小さい。交流送電系統の場合には、特に個々のケーブルの寄生インダクタンスに起因する誘導電力損失が著しく大きくなるからである。   However, in contrast to AC power connections, in particular, the power generated by a plurality of wind turbines belonging to one wind park can also be transmitted to the power system via so-called high voltage direct current (HVDC) power connections. Is possible. Such a solution is particularly suitable for offshore wind parks where the distance between a) one wind turbine and b) individual onshore power systems is long (eg several hundred km). When the distance is long, the power loss in the high voltage DC transmission system is significantly smaller than the corresponding loss in the AC transmission system. This is because, in the case of an AC power transmission system, inductive power loss due to parasitic inductance of individual cables is particularly large.

以下では、高電圧直流送電系統を介したオフショアウィンドパークからオンショア電力系統への送電について説明する:
1)複数のオフショア風力タービン各々は(それぞれ発電機側(交流/直流)ブリッジと直流リンクと系統側(直流/交流)ブリッジとを備えた電力変換器を含む)、中電圧交流電力を発生する。各中電圧交流電力は、第1のバスバーのところで収集される。
2)第1のバスバーのところで収集された中電圧交流電力は、変電所においてオフショアに構築されたトランスを介して、高電圧(HV)交流電力に変換される。
3)高電圧交流電力と、他の変電所からの他の高電圧直流電力は、第2のバスバーにおいて集電され、共通の高電圧交流電力として、高電圧直流施設へ供給され、そこにおいて、この共通の高電圧交流電力が直流電力に変換される。
4)直流電力は、100kmをいくらか超える長さとすることができる(低損失の)高電圧直流ケーブルを介して、オンショアで送電される。
5)オンショアで、直流電力は(直流/交流)変換器ステーションへ供給され、この変換器ステーションは、変調された交流電力出力を発生する。
この交流電力出力信号は、適切な電圧と適切な周波数もしくは位相角で、オンショア交流電力系統へ供給される。
The following describes transmission from an offshore wind park to an onshore power system via a high voltage DC transmission system:
1) Each of a plurality of offshore wind turbines (including power converters each having a generator side (AC / DC) bridge, a DC link, and a system side (DC / AC) bridge) generate medium voltage AC power . Each medium voltage AC power is collected at the first bus bar.
2) Medium voltage AC power collected at the first bus bar is converted to high voltage (HV) AC power through a transformer constructed offshore at the substation.
3) High voltage AC power and other high voltage DC power from other substations are collected at the second bus bar and supplied to the high voltage DC facility as common high voltage AC power, This common high voltage AC power is converted to DC power.
4) DC power is transmitted onshore via a (low loss) high voltage DC cable that can be somewhat longer than 100 km.
5) Onshore, DC power is supplied to a (DC / AC) converter station, which generates a modulated AC power output.
This AC power output signal is supplied to the onshore AC power system at an appropriate voltage and an appropriate frequency or phase angle.

この点について述べておくと、インダクタンスに関して交流電力系統と対比すると、高電圧直流ケーブルは著しく弱い電力受容体を成すにすぎず、これによっても電力を受け取るのに必要とされる有効な逆起電力を供給することができない。したがって、効率的な送電を可能にする目的で、風力タービンの系統側(直流/交流)ブリッジを、必要とされる逆起電力が発生するように動作させなければならない。   In this regard, the high voltage DC cable, when compared to the AC power system in terms of inductance, only forms a significantly weaker power receiver, and this is also the effective back electromotive force required to receive power. Can not supply. Therefore, in order to enable efficient power transmission, the system side (DC / AC) bridge of the wind turbine must be operated so that the required back electromotive force is generated.

高電圧直流施設において、共通の高電圧交流電力を直流電力に変換するために(上述の項目3を参照)、大電力交流/直流変換器を用いることができ、この変換器には全部で6つの電力用半導体スイッチが含まれており、この場合、それぞれ2つの電力用半導体スイッチは、大電力交流/直流変換器の2つの直流出力端子間にそれぞれ延在する(3つのうち)1つのハーフブリッジ経路内で、直列に接続されている。電力用半導体スイッチは、公知のようにパルス幅変調(PWM)によって駆動することができる。このような交流/直流変換の利点は、適切なスイッチングパターンを設定することによって、双方向の電力潮流が可能なことである。ただしこのような交流/直流変換の欠点として、大電力交流/直流変換器が複雑で大きく、しかも極端に重量がある物体であることが挙げられる。また、信頼性のある動作のためには、空気絶縁を行わなければならない。   In a high voltage DC facility, a high power AC / DC converter can be used to convert common high voltage AC power to DC power (see item 3 above), which includes a total of 6 Power semiconductor switches are included, where each two power semiconductor switches each extend between two DC output terminals of a high power AC / DC converter (of three) one half They are connected in series in the bridge path. The power semiconductor switch can be driven by pulse width modulation (PWM) as is well known. The advantage of such AC / DC conversion is that bidirectional power flow is possible by setting an appropriate switching pattern. However, a drawback of such AC / DC conversion is that a high-power AC / DC converter is a complex, large, and extremely heavy object. Also, air insulation must be provided for reliable operation.

高電圧直流施設における交流/直流電力変換のための別のアプローチとして最近、提案されているのは、6つの受動的な大電力用ダイオードを備えた整流器のコンセプトに基づくアプローチである。この場合も、対応する電力用整流器の2つの直流出力端子間にそれぞれ延在する(3つのうち)1つのハーフブリッジ経路内で、それぞれ2つの大電力用ダイオードが直列に接続されている。このアプローチの利点は、整流器をカプセル化されたデバイスとしてシンプルかつロバストな手法で実現できることである。整流器内の電力損失は小さく、整流器の動作のために比較的僅かなメンテナンスコストしか必要とされない。   Another recently proposed approach for AC / DC power conversion in high voltage DC facilities is an approach based on the concept of a rectifier with six passive high power diodes. Also in this case, two high power diodes are connected in series in one half bridge path (out of three) extending between the two DC output terminals of the corresponding power rectifier. The advantage of this approach is that the rectifier can be realized as an encapsulated device in a simple and robust manner. The power loss in the rectifier is small and relatively little maintenance cost is required for rectifier operation.

しかしながら、このような「整流器によるアプローチ」の欠点は、一方向の電力潮流しか可能でないことである。電力をオンショア電力系統からウィンドパークに送電しなければならない場合、オンショア電力系統とウィンドパークとの間に、高電圧直流電力ケーブルに並列に延在するいわゆるアンビリカル交流ケーブルを、対応する高電圧直流送電系統に装備しなければならない。アンビリカル交流ケーブルを介した送電は、たとえばウィンドパークの少なくともいくつかの風力タービンのスタートアップフェーズ中、信頼性のあるスタートアップを可能にするには他の風力タービンの発電が不十分であるときに、必要とされる場合がある。(受動的な)整流器を使用した場合のさらに別の試みとして挙げられるのは、整流されることになる共通の高電圧交流電力の振幅と周波数と位相とを、もっぱら個々の風力タービン各々の直流/交流系統側ブリッジによって制御するものとする、ということである。   However, the drawback of such a “rectifier approach” is that only one-way power flow is possible. When power must be transmitted from the onshore power system to the wind park, a so-called umbilical AC cable that extends in parallel with the high voltage DC power cable is connected between the onshore power system and the wind park. Must be equipped in the system. Transmission over umbilical AC cables is necessary, for example, during the start-up phase of at least some wind turbines in the wind park, when the power generation of other wind turbines is insufficient to allow reliable start-up It may be said. Yet another attempt when using a (passive) rectifier is to determine the amplitude, frequency and phase of the common high voltage AC power to be rectified, exclusively the DC of each individual wind turbine. / It shall be controlled by the AC system side bridge.

ここで述べておくと、アンビリカル交流ケーブルのほか、局所的な電力源からも、必要なときにウィンドパークに給電することができる。この種の局所的な電力源を、蓄電装置、発電機、燃料電池、圧縮空気、蓄熱装置、または揚水貯蔵、あるいは種々の電力源の可能な組み合わせ、とすることができる。   In this case, it is possible to supply power to the wind park when necessary from a local power source in addition to the umbilical AC cable. Such local power sources can be power storage devices, generators, fuel cells, compressed air, heat storage devices, or pumped storage, or possible combinations of various power sources.

発明の概要
この場合、高電圧直流送電系統において高電圧直流電力に変換すべき高電圧交流電力の特性量を制御する必要があると考えられる。
Summary of the Invention In this case, it is considered necessary to control the characteristic amount of high voltage AC power to be converted to high voltage DC power in the high voltage DC transmission system.

この課題は、独立請求項に記載の発明によって解決することができる。従属請求項には、本発明の有利な実施形態が記載されている。   This problem can be solved by the invention described in the independent claims. The dependent claims contain advantageous embodiments of the invention.

本発明の第1の観点によれば、風力タービンの運転を制御する方法が提供され、この風力タービンには、i)機械的な駆動トレインと、ii)この駆動トレインと機械的に接続された発電機と、iii)この発電機と電気的に接続された電力変換器とが含まれている。ここで提供される方法には、以下のステップが含まれている。すなわち、
a)電力変換器により供給される交流出力電圧信号の周波数を求めるステップと、
b)求められた周波数が、以前に求められた周波数に対し、所定の閾値よりも大きく変化したか否かを識別するステップと、
c)求められた周波数の変化が所定の閾値よりも大きければ、風力タービンのための電力基準信号を変更するステップと、
d)変更された電力基準信号を、風力タービンのコントローラへ供給するステップと、
e)変更された電力基準信号に基づき、風力タービンの運転を制御するステップと
が含まれている。
According to a first aspect of the invention, there is provided a method for controlling the operation of a wind turbine comprising: i) a mechanical drive train; and ii) mechanically connected to the drive train. A generator, and iii) a power converter electrically connected to the generator. The method provided here includes the following steps: That is,
a) determining the frequency of the AC output voltage signal supplied by the power converter;
b) identifying whether the determined frequency has changed more than a predetermined threshold with respect to the previously determined frequency;
c) changing the power reference signal for the wind turbine if the determined change in frequency is greater than a predetermined threshold;
d) supplying the modified power reference signal to the wind turbine controller;
e) controlling the operation of the wind turbine based on the modified power reference signal.

本発明のこの観点が基礎とする着想は、風力タービン特に1つのウィンドパークの複数の風力タービンを電力系統(これは送電網と呼ばれることも多い)と接続する送電系統内の所定のポイントまたはノードのところで発生する可能性のある電力アンバランスによって、周波数の変動が引き起こされる、というものである。このような周波数を検出または監視しているとき、この周波数が所定の範囲まで、または所定の範囲で変化したことが識別されたならば、電力基準信号を適切な手法で変更または調節することによって、このような電力アンバランスを少なくとも部分的に低減することができる。特に、周波数が少なくとも予め定められた範囲で、または予め定められた範囲までドループもしくは低下したことが識別された場合には、風力タービンの発電を増大させるようにする。十分な風を利用できるかぎり、このことは電力基準信号を増加させることにより、周知の手法で実現される。これとは逆に、周波数が少なくとも予め定められた範囲だけ、または予め定められた範囲まで上昇したことが識別された場合には、風力タービンの発電を低減させるようにする。このことは、電力基準信号を低減することによって実現される。   The idea on which this aspect of the invention is based is that a given point or node in a power grid that connects a wind turbine, in particular a plurality of wind turbines of a wind park, with a power grid (often called a grid). The frequency imbalance is caused by the power imbalance that can occur at the location. When detecting or monitoring such a frequency, if it is identified that this frequency has changed to or within a predetermined range, the power reference signal can be changed or adjusted in an appropriate manner. Such power imbalance can be at least partially reduced. In particular, the power generation of the wind turbine is increased if it is identified that the frequency has been drooped or lowered at least to a predetermined range or to a predetermined range. As long as sufficient wind is available, this is accomplished in a known manner by increasing the power reference signal. Conversely, if it is identified that the frequency has increased at least to a predetermined range or to a predetermined range, the power generation of the wind turbine is reduced. This is achieved by reducing the power reference signal.

既述の方法によれば、ハイパフォーマンス・パーク・パイロット(High Performance Park Pilot, HPPP)・コントローラと呼ばれることが多く、比較的緩慢な制御でしか可能でない上位のウィンドパークコントローラを用いて、コーディネートを要求したりコーディネート状態に戻したりすることなく、自動的にコーディネートされる手法で、ウィンドパーク全体の発電をコーディネート可能にすることができる。特に、ウィンドパーク全体のコーディネートされた制御を、個々の風力タービン間で何らかの制御情報交換を必要とすることなく、効果的に実現することができる。このコンセプトによれば各風力タービンは、個々の独立体として動作するが、標準化周波数により表される電力バランス調整を少なくとも部分的に達成する目的に関して役割を担うかたちで動作する。   According to the above-mentioned method, it is often called a High Performance Park Pilot (HPPP) controller and requires coordination using a higher-level wind park controller that is only possible with relatively slow control. The power generation of the entire wind park can be coordinated by a method of automatically coordinating without returning to the coordinated state. In particular, coordinated control of the entire wind park can be achieved effectively without the need for any control information exchange between individual wind turbines. According to this concept, each wind turbine operates as an individual independent entity, but operates in a way that is responsible for at least partially achieving the power balance adjustment represented by the normalized frequency.

つまりこれについて説明しておくと、風力タービンは、通常の条件においては、慣用の風力タービン制御手順のように、自身の有効電力出力を自律的に制御することができるのである。そして本発明の1つの実施形態によれば、風力タービンは、局所的な測定および/または導出に基づき、自律的な判断を下すことができ、同様に自律的な判断を下すウィンドパークの残りの風力タービンとコーディネートされた所定の手法で、リアクションを行う。   In other words, this will be explained. Under normal conditions, the wind turbine can autonomously control its active power output like a conventional wind turbine control procedure. And according to one embodiment of the present invention, the wind turbine can make autonomous decisions based on local measurements and / or derivations, as well as the rest of the wind park that makes autonomous decisions. The reaction is performed in a predetermined manner coordinated with the wind turbine.

交流出力電圧信号の周波数を、a)風力タービンの端子における電圧測定により求めることができ、および/または、b)電力変換器のための内部的な制御変量からダイレクトに導出することができる。後者の場合、周波数をたとえば、回転基準フレームの角速度から求めることができる。この回転基準フレームは、交流出力電圧を発生させる目的で、電力変換器における直流/交流系統側ブリッジの半導体スイッチの動作を制御するためのストラテジの一部として、適用される。   The frequency of the AC output voltage signal can be determined a) by voltage measurement at the terminal of the wind turbine and / or b) directly derived from internal control variables for the power converter. In the latter case, the frequency can be obtained from the angular velocity of the rotation reference frame, for example. This rotation reference frame is applied as part of a strategy for controlling the operation of the semiconductor switch of the DC / AC system side bridge in the power converter for the purpose of generating an AC output voltage.

電力変換器の内部的な制御変量から求める場合、風力タービンの運転において所望の性能/目標を達成する目的で、交流出力電圧信号の角周波数に対する種々の寄与量のすべてまたは選択された寄与量を用いることができる。   When determined from the internal control variables of the power converter, all or selected contributions of the various contributions to the angular frequency of the AC output voltage signal are used to achieve the desired performance / target in wind turbine operation. Can be used.

目下のところ好ましい本発明の実施形態によれば、交流出力電圧信号の周波数は、風力タービンの電力コントローラの出力から導出され、もしくは間接的に求められる。これによれば、電力誤差信号が周波数に変換され、これは電力(制御)誤差信号に対する同期整合の通常のリアクションであると理解することができる。交流出力電圧を(そのまま)測定して交流出力電圧信号を求めるのとは対照的に、電力誤差信号を使用することによって、個々の動作制御に遅延が含まれるようになる、という利点をもたらすことができる。このような遅延の結果、典型的には、パフォーマンス全体が低下し、場合によっては安定の問題が発生する場合もある。   According to the presently preferred embodiment of the present invention, the frequency of the AC output voltage signal is derived from the output of the wind turbine power controller or is indirectly determined. According to this, the power error signal is converted to frequency, which can be understood as a normal reaction of synchronous matching to the power (control) error signal. In contrast to measuring the AC output voltage (as is) to determine the AC output voltage signal, the use of the power error signal provides the advantage that the individual motion control will include a delay. Can do. As a result of such delays, the overall performance is typically degraded and in some cases stability problems may occur.

本明細書の文脈において、機械的な駆動トレインという用語は、発電機のロータを機械的に駆動するために設けられた、風力タービンのすべての機械的なコンポーネントに対して用いられる。特に駆動トレインには、ハブに取り付けられた好ましくは3つのロータブレードを有する風車ロータと、ハブを直接的またはたとえばギアボックスを介して間接的な手法で発電機のロータに接続する回転可能な駆動軸と、を含めることができる。   In the context of the present specification, the term mechanical drive train is used for all mechanical components of the wind turbine provided to mechanically drive the generator rotor. Particularly for the drive train, a wind turbine rotor, preferably having three rotor blades attached to the hub, and a rotatable drive that connects the hub directly or indirectly to the generator rotor, for example via a gearbox. Axis.

本発明の1つの実施形態によれば、電力変換器を電力系統と接続する送電系統の1つのノードにおいて周波数が求められ、この場合、送電系統は、高電圧直流(HVDC, High Voltage Direct Current)送電線から成る。   According to one embodiment of the present invention, the frequency is determined at one node of a power transmission system that connects the power converter to the power system. In this case, the power transmission system has a high voltage direct current (HVDC). Consists of transmission lines.

高電圧直流送電が用いられている場合、(監視している)周波数に応じた既述の電力バランス制御が特に有利である。なぜならば、本明細書の導入部ですでに述べたように、送電系統の高電圧直流部分は、著しく弱い電力受容体を成すにすぎないからであり、これは電力系統に電力を送るために必要な逆起電力をごく僅かしか供給しない(ダイオード整流器の場合、供給される逆起電力は実質的にゼロである)。したがって既述のように、風力タービンの系統側(直流/交流)ブリッジによって、必要な逆起電力を発生させなければならない。既述の方法によれば、必要な逆起電力が供給されるように、風力タービン特に電力変換器の(直流/交流系統側ブリッジの)動作を、簡単にかつ信頼性を伴って制御できるようになる。   When high-voltage direct current power transmission is used, the power balance control described above according to the frequency (monitored) is particularly advantageous. This is because, as already mentioned in the introductory part of this specification, the high-voltage direct current part of the transmission system only forms a significantly weaker power receiver, which is used to send power to the power system. Very little needed back electromotive force is supplied (in the case of a diode rectifier, the back electromotive force supplied is substantially zero). Therefore, as described above, the necessary back electromotive force must be generated by the system side (DC / AC) bridge of the wind turbine. According to the method described above, the operation of the wind turbine, in particular the power converter (DC / AC system side bridge) can be controlled easily and reliably so that the necessary back electromotive force is supplied. become.

これに関連して述べておくと、一般的に電力系統は交流電力系統である。当然ながらこのことが意味するのは、交流電力系統に割り当てられた高電圧直流送電線の終端に、直流/交流電力変換器を設置する必要がある、ということであり、この変換器は周知のように、高電圧直流送電線を介して搬送された大電力直流信号を、周波数と位相が交流電力系統の交流信号に整合された大電力交流信号に変換する。   In this connection, the power system is generally an AC power system. Of course, this means that it is necessary to install a DC / AC power converter at the end of the high voltage DC transmission line assigned to the AC power system. Thus, the high power DC signal conveyed via the high voltage DC power transmission line is converted into a high power AC signal whose frequency and phase are matched to the AC signal of the AC power system.

本発明の別の実施形態によれば、高電圧直流送電系統は整流器を含む。交流/直流変換器も基本的には使用することができ、これには一般に6つの電力用半導体スイッチが含まれているが、このような交流/直流変換器に比べて、整流器はかなりシンプルな電力デバイスであり、これには受動素子すなわち大電力用ダイオードしか含まれていない。すでに述べたように、整流器を使用することによって、カプセル化されたデバイス内においてシンプルかつロバストな手法で、交流/直流変換を達成できる、という利点が得られる。この場合、電力損失は比較的小さく、整流器の動作のために比較的僅かなメンテナンスコストしか必要とされない。   According to another embodiment of the present invention, the high voltage DC transmission system includes a rectifier. An AC / DC converter can also be used basically, which generally includes six power semiconductor switches, but the rectifier is much simpler than such an AC / DC converter. It is a power device, which contains only passive elements, ie high power diodes. As already mentioned, the use of a rectifier offers the advantage that AC / DC conversion can be achieved in a simple and robust manner within the encapsulated device. In this case, the power loss is relatively small and relatively little maintenance costs are required for the operation of the rectifier.

本発明のさらに別の実施形態によれば、高電圧直流送電系統は補助送電線を含み、この補助送電線は、高電圧直流送電線に対し電気的に並列に配置されており、電力系統を送電系統のノードと接続する。   According to yet another embodiment of the present invention, the high voltage DC power transmission system includes an auxiliary power transmission line, and the auxiliary power transmission line is electrically arranged in parallel with the high voltage DC power transmission line. Connect to the nodes of the power transmission system.

補助送電線と既述のノードとの間の接続を、ダイレクトな接続としてもよいし、あるいは別の選択肢として、送電系統の1つまたは複数の他のデバイスを介した、間接的な接続としてもよい。補助送電線を、特に補助交流送電線とすることができる。   The connection between the auxiliary power line and the described node may be a direct connection, or alternatively as an indirect connection via one or more other devices in the transmission system. Good. The auxiliary transmission line can in particular be an auxiliary AC transmission line.

大電流もしくは大電力を搬送する能力に関して、補助送電線は直流送電線よりもかなり弱いものでかまわない。特に、補助送電線をいわゆるアンビリカル交流ケーブルとして使用することができ、これは以下の2つの目的のためにのみ使用するだけでよい。すなわち、
1)たとえば無風の期間またはほとんど風がない期間の後など、風力タービンの少なくとも一部を信頼性を伴ってスタートアップできるようにするには、ウィンドパークの発電が不十分である場合には、交流電力系統から少なくとも一部の風力タービンへ、交流電力を搬送しなければならない。
2)交流電力系統と送電系統の既述のノードとの間の小電力の交流接続を、
a)一般に周波数および位相に対する基準として、他の送電系統または他のウィンドパークのためにも用いられる電力系統の交流信号と、
b)送電系統のウィンドパーク側に生じている交流信号と
の間の位相角を測定するために、用いることができる。
The auxiliary transmission line may be considerably weaker than the DC transmission line with respect to the ability to carry large currents or large powers. In particular, the auxiliary transmission line can be used as a so-called umbilical AC cable, which only needs to be used for the following two purposes. That is,
1) AC in case wind park power generation is insufficient to allow at least part of the wind turbine to start up with reliability, eg after periods of no wind or little wind AC power must be conveyed from the power grid to at least some wind turbines.
2) A low-power AC connection between the AC power system and the nodes already described in the transmission system,
a) Power system AC signals that are also used for other transmission systems or other wind parks, generally as a reference to frequency and phase;
b) It can be used to measure the phase angle between the AC signal generated on the wind park side of the power transmission system.

本発明のさらに別の実施形態によれば、変更された電力基準信号に基づき風力タービンの運転を制御するステップには、a)電力変換器の動作を制御するステップ、特にこの電力変換器の直流/交流系統側ブリッジの動作を制御するステップ、および/または、b)風力タービンの風車ロータにおけるブレードのピッチ角を制御するステップが含まれる。これにより、電力基準信号が変更された結果として、簡単にかつ信頼性のある手法で、発電も相応に変化する、という利点をもたらすことができる。   According to a further embodiment of the invention, the step of controlling the operation of the wind turbine based on the modified power reference signal comprises the steps of a) controlling the operation of the power converter, in particular the direct current of this power converter. / Controlling the operation of the AC system side bridge and / or b) controlling the pitch angle of the blades in the wind turbine rotor of the wind turbine. This can provide the advantage that, as a result of the change of the power reference signal, the power generation changes correspondingly in a simple and reliable manner.

電力変換器の動作を制御するために、電力基準信号を変換器コントローラに供給することができ、この変換器コントローラは周知のように、個々の電力用半導体スイッチに対し適切なパルス幅変調(PWM)を行うことによって、特に直流/交流ブリッジの動作を制御する。   In order to control the operation of the power converter, a power reference signal can be supplied to the converter controller, which is well known in the art for appropriate pulse width modulation (PWM) for individual power semiconductor switches. In particular, the operation of the DC / AC bridge is controlled.

少なくとも1つのブレードのピッチ角を制御または調節するために、電力基準信号を風力タービンコントローラへ供給することができ、この風力タービンコントローラは周知のように、目下の発電が電力基準信号により指示される要求された発電に、少なくとも部分的に相応するように、ピッチ角を調節することができる。換言すれば、ピッチ角を制御することにより、電力に変換される機械的な風力全体またはその一部を、簡単かつ効果的な手法で調節することができる。   In order to control or adjust the pitch angle of at least one blade, a power reference signal can be supplied to the wind turbine controller, which is well known to indicate the current power generation by the power reference signal, as is well known. The pitch angle can be adjusted to at least partially correspond to the required power generation. In other words, by controlling the pitch angle, the entire mechanical wind force or a part thereof converted into electric power can be adjusted in a simple and effective manner.

本発明のさらに別の実施形態によれば、求められた周波数の変更は、求められた周波数の値の増加である。さらに所定の閾値は、求められた周波数に対して予め定められた上限値である。   According to yet another embodiment of the present invention, the determined frequency change is an increase in the determined frequency value. Furthermore, the predetermined threshold value is an upper limit value that is predetermined for the obtained frequency.

これについて説明しておくと、電力基準信号の変化、特に電力基準信号の低減が行われることになるのは、求められた周波数が予め定められた上限値に達したか、この上限値と交差したときである。   To explain this, the change in the power reference signal, particularly the reduction in the power reference signal, is performed because the obtained frequency has reached a predetermined upper limit value or intersected with this upper limit value. When

この点に関して述べておくと、電力変換器の直流/交流系統側ブリッジにより供給される交流出力電圧信号の周波数を高めることによって、交流電力系統に向かう送電が阻止されること、または少なくとも著しく低減または削減されること、を指示することができる。このような状況において極めて重要であるのは、特に風力タービンにおける損傷を回避する目的で、発電を著しく迅速に低減することである。既述の方法についてここで挙げた利点から考えれば、つまり複数の風力タービンを含む1つのウィンドパーク内において、各風力タービンを独立して制御することができる、という点からすれば、発電全体の著しく迅速な低減を達成することができる。上位のHPPPコントローラを用いたウィンドパークのコーディネートされた制御に比べて、既述の方法により実行される発電の低減にかかる応答時間は著しく短い。したがって既述の方法によれば、ウィンドパークと送電系統全体を含む大きな発電所の運転の信頼性を高めることができる。   In this regard, by increasing the frequency of the AC output voltage signal supplied by the DC / AC system side bridge of the power converter, transmission to the AC power system is prevented, or at least significantly reduced or It can be instructed to be reduced. Of great importance in this situation is to reduce power generation very quickly, in particular in order to avoid damage in the wind turbine. Considering the above-mentioned method from the advantages listed here, that is, each wind turbine can be controlled independently in one wind park including a plurality of wind turbines. A significantly rapid reduction can be achieved. Compared to coordinated control of a wind park using a higher-level HPPP controller, the response time for reducing power generation performed by the method described above is significantly shorter. Therefore, according to the method described above, the reliability of operation of a large power plant including the wind park and the entire power transmission system can be improved.

本発明のさらに別の実施形態によれば、a)求められた周波数の変更は、求められた周波数の値の変化の絶対値であり、b)所定の閾値は、変化の絶対値に対し予め定められた閾値である。   According to yet another embodiment of the invention, a) the change in the determined frequency is an absolute value of the change in the value of the determined frequency, and b) the predetermined threshold is pre-set with respect to the absolute value of the change. It is a predetermined threshold value.

これについて説明しておくと、変化の絶対値によって、ウィンドパークにより発電される電力と交流電力系統へ送電される電力との電力バランスを表す中心周波数から出発して、この周波数に対する2つの閾値が規定される。このことが意味するのは、求められた周波数が上方の閾値に達したかまたはこの閾値を超えたとき、および求められた周波数が下方の閾値に達したかまたはこの閾値を下回ったとき、電力基準信号を変化させる、ということである。特に、既述のように、求められた周波数が上方の閾値に達するかまたはこの閾値を超えたならば、電力基準信号を低下させ、同様に、求められた周波数が下方の閾値に達したかまたはこの閾値を下回ったならば、電力基準信号を上昇させる。これら両方の措置はともに、発電される電力と送電系統を介して電力系統へ送電される電力との(電力)バランスを達成することに寄与する。   To explain this, there are two thresholds for this frequency, starting from the center frequency representing the power balance between the power generated by the wind park and the power transmitted to the AC power system, depending on the absolute value of the change. It is prescribed. This means that when the determined frequency reaches or exceeds the upper threshold, and when the determined frequency reaches or falls below the lower threshold, the power The reference signal is changed. In particular, as described above, if the determined frequency reaches the upper threshold or exceeds this threshold, the power reference signal is lowered, and similarly the determined frequency reaches the lower threshold. Or if it falls below this threshold, the power reference signal is raised. Both of these measures contribute to achieving a (power) balance between the generated power and the power transmitted to the power system via the transmission system.

換言すれば、上方の閾値または下方の閾値を超えた周波数の変化によって、(交流出力電圧信号の)求められた周波数の変更を生じさせることができる。この場合、上方の閾値によって正の最大周波数変化が規定され、下方の閾値によって負の最大周波数変化が規定される。   In other words, a change in the determined frequency (of the AC output voltage signal) can be caused by a change in frequency that exceeds the upper threshold or the lower threshold. In this case, a positive maximum frequency change is defined by the upper threshold value, and a negative maximum frequency change is defined by the lower threshold value.

求められた周波数に対して閾値を規定することによって、風力タービンの運転制御を著しくシンプルな手法で実現できる、という利点をもたらすことができる。その結果、電力バランスも維持することができる。   By defining a threshold value for the determined frequency, it is possible to bring about an advantage that the operation control of the wind turbine can be realized in a remarkably simple manner. As a result, power balance can also be maintained.

本発明のさらに別の実施形態によれば、電力基準信号は所定の許容周波数範囲内で一定に保持される。   According to yet another embodiment of the invention, the power reference signal is held constant within a predetermined allowable frequency range.

換言すれば、求められた周波数の所定の許容周波数範囲に対応する所定の電力アンバランスは、電力基準信号を変化させることなく受け入れられることになる。これによって、風力タービンの運転制御が著しくシンプルになり、その結果、極めて信頼性の高いものにもなる、という利点をもたらすことができる。   In other words, a predetermined power imbalance corresponding to a predetermined allowable frequency range of the determined frequency will be accepted without changing the power reference signal. This can provide the advantage that the operation control of the wind turbine is remarkably simplified and as a result also very reliable.

許容周波数範囲を、一例として上方の周波数閾値と下方の周波数閾値とにより規定することができる。   For example, the allowable frequency range can be defined by an upper frequency threshold and a lower frequency threshold.

本発明のさらに別の実施形態によれば、a)求められた周波数の変更は、求められた周波数の時間に関する微分であり、b)所定の閾値の条件は、求められた周波数の時間に関する微分の値に対する上限値を含む。これによれば、求められた周波数変化速度に応じて、電力基準信号の適切な変化を適切な時点に達成できる、という利点をもたらすことができる。特に、著しく強いおよび/または急速な周波数変化が生じたならば、風力タービンの既述の運転制御によって短期間のうちにリアクションを行うことができる。このことは、既述の電力バランスの極めて高度な安定性に寄与し得るものである。   According to yet another embodiment of the present invention, a) the determined frequency change is a derivative with respect to time of the determined frequency, and b) the predetermined threshold condition is a derivative with respect to time of the determined frequency. Contains the upper limit for the value of. According to this, it is possible to bring about an advantage that an appropriate change in the power reference signal can be achieved at an appropriate time according to the obtained frequency change speed. In particular, if a remarkably strong and / or rapid frequency change occurs, the reaction can be carried out in a short period of time by the aforementioned operational control of the wind turbine. This can contribute to the extremely high stability of the power balance described above.

この点に関して述べておくと、当業者には自明のとおり、電力変換器により供給される交流出力電圧信号の周波数の時間に対する微分を計算するためには、少なくとも2つの異なる時点で周波数を求める必要がある。つまりこのことが意味するのは、電力変換器により供給される交流出力電圧信号のさらに別の周波数を求めるさらに別のステップを実施する必要がある、ということであり、その際、最初に挙げた周波数とさらに別の周波数とは、それぞれ異なる時点で求められる。   In this regard, as will be appreciated by those skilled in the art, it is necessary to determine the frequency at at least two different times in order to calculate the derivative of the frequency of the AC output voltage signal supplied by the power converter with respect to time. There is. In other words, this means that it is necessary to carry out a further step of determining a further frequency of the AC output voltage signal supplied by the power converter, which was mentioned first. The frequency and yet another frequency are obtained at different times.

これについて説明しておくと、絶対値の求められた周波数の導関数に基づき、または、i)求められた周波数の導関数と、ii)求められた周波数そのものの両方に基づき、予め定められた制御手順シーケンスを開始することができる。このようなシーケンスをたとえば、
a)有効電力制限を所定の設定期間にわたりプリセット値まで低減することにより、および、
b)風力タービンが通常の発電レベルに達するまで、有効電力を所定の設定傾斜率で上昇させて戻すことにより、
動作させることができる。
This will be explained in advance based on the absolute value of the derived frequency derivative, or i) the obtained frequency derivative and ii) the obtained frequency itself. A control procedure sequence can be initiated. Such a sequence could be
a) reducing the active power limit to a preset value over a predetermined set period; and
b) by raising the active power back at a predetermined set ramp rate until the wind turbine reaches a normal power generation level,
It can be operated.

本発明のさらに別の実施形態によれば、風力タービンのための電力基準信号は、予め定められた範囲内に制限される。   According to yet another embodiment of the invention, the power reference signal for the wind turbine is limited to a predetermined range.

換言すれば、周波数変更の大きさには関係なく、電力基準信号(の大きさ)に対する許容範囲が制限される。   In other words, regardless of the magnitude of the frequency change, the allowable range for (the magnitude of) the power reference signal is limited.

これについて説明しておくと、この実施形態によれば、電力基準信号(の大きさ)は、規定の範囲の上限にクランプされるか(強い周波数低下が発生した場合)、または規定の範囲の下限にクランプされる(強い周波数増加が発生した場合)。このようなクランピングによって、風力タービンの運転制御がさらにシンプルになり、かつ信頼性の高いものになる、という利点をもたらすことができる。特に、電力基準信号の制限またはクランピングにより、測定エラーによっても制御不可能な運転状況が引き起こされないようにすることができる。   To explain this, according to this embodiment, the power reference signal (magnitude) is clamped to the upper limit of the specified range (if a strong frequency drop occurs) or Clamped to the lower limit (when a strong frequency increase occurs). Such clamping can provide the advantage that the operation control of the wind turbine becomes simpler and more reliable. In particular, it is possible to prevent uncontrollable operating situations from being caused by measurement errors by limiting or clamping the power reference signal.

ここで述べておくと、電力基準信号の制限またはクランピングによって本質的に、重大な有効電力アンバランスがシステム内に発生していないときには、通常の手法で(すなわち風力タービンにおける風車ロータの目下の回転速度と、風車ロータのブレードの目下のピッチ角とにより規定される調達可能な有効電力発電に基づき)、風力タービンの電力基準を制御できるようになり、したがって制御が簡素化されるようになる。   It should be noted here that when there is essentially no significant active power imbalance in the system due to the limitation or clamping of the power reference signal, the normal approach (ie the current position of the wind turbine rotor in the wind turbine) is used. Based on available active power generation defined by the speed of rotation and the current pitch angle of the blades of the wind turbine rotor), it will be possible to control the power reference of the wind turbine, thus simplifying the control .

本発明のさらに別の実施形態によれば、電力基準信号のために予め定められた範囲内で、電力基準信号の変化は、i)求められた周波数と、ii)所望の周波数との差に比例し、この所望の周波数は、風力タービンにより発電された電力と、送電系統を介して電力系統へ供給される電力との間で電力バランスを有する運転状態に対応する。このことによって、風力タービンの既述の運転制御が、著しく感度の高いものになる一方、極めてシンプルになる、という利点をもたらすことができる。   According to yet another embodiment of the invention, within a predetermined range for the power reference signal, the change of the power reference signal is the difference between i) the determined frequency and ii) the desired frequency. Proportionally, this desired frequency corresponds to an operating state with a power balance between the power generated by the wind turbine and the power supplied to the power system via the transmission system. This can provide the advantage that the above-described operational control of the wind turbine is extremely sensitive while being extremely simple.

本発明のさらに別の観点によれば、ウィンドパークにおける複数の風力タービンの発電全体を制御する方法が提供される。これによれば、各風力タービンには、i)機械的な駆動トレインと、ii)この駆動トレインと機械的に接続された発電機と、iii)この発電機と電気的に接続された電力変換器とが含まれている。さらにこの場合、ウィンドパークを電力系統と接続する送電系統の1つの共通のノードに、複数の電力変換器が電気的に接続されている。ここで提供される方法にはさらに、風力タービンの少なくとも一部の運転を、好ましくはすべての風力タービンの運転を、上述の方法をそれぞれ実施することにより制御するステップが含まれている。この場合、交流出力電圧信号の周波数は、共通のノードにおいて求められる。   According to yet another aspect of the present invention, a method for controlling overall power generation of a plurality of wind turbines in a wind park is provided. According to this, each wind turbine includes i) a mechanical drive train, ii) a generator mechanically connected to the drive train, and iii) power conversion electrically connected to the generator. With a bowl. Further, in this case, a plurality of power converters are electrically connected to one common node of the power transmission system that connects the wind park to the power system. The method provided here further includes the step of controlling the operation of at least a part of the wind turbine, preferably the operation of all the wind turbines, by performing each of the methods described above. In this case, the frequency of the AC output voltage signal is obtained at a common node.

本発明のこの観点が基礎とする着想は、各風力タービンを独立したまたは個別の発電装置として扱ったとしても、ウィンドパーク全体のコーディネートされた制御を効率的かつ自動的に実現できる、というものである。特に、風力タービンの運転を制御する上述の方法を実施する際に、各風力タービン(コントローラ)は、すべての風力タービンに共通する課題に関してそれぞれが役割を担うかたちで動作し、すなわち電力系統への送電を最適化するように動作する。この点に関して本発明の発明者が見出したのは、ウィンドパーク全体により発電される電力総量と、電力系統が受け取る電力総量との電力バランスもしくは電力アンバランスを表す周波数を、共通のノードで監視すれば、上述の課題が簡単かつ効果的な手法でシンプルに解決される、ということである。本発明によれば、電力基準信号(のレベル)は、求められたもしくは監視された目下の周波数に基づき調節される。   The idea on which this aspect of the invention is based is that coordinated control of the entire wind park can be achieved efficiently and automatically, even if each wind turbine is treated as an independent or individual generator. is there. In particular, in implementing the above-described method of controlling the operation of wind turbines, each wind turbine (controller) operates in a role that plays a role in common to all wind turbines, i.e. to the power grid. Operates to optimize power transmission. In this regard, the inventor of the present invention has found that the frequency representing the power balance or power imbalance between the total amount of power generated by the entire wind park and the total amount of power received by the power grid is monitored by a common node. For example, the above-mentioned problem can be simply solved by an easy and effective method. According to the present invention, the power reference signal is adjusted based on the current frequency determined or monitored.

送電系統が高電圧直流送電系統である場合には、複数の風力タービンによる発電全体を制御する既述の方法も、特に強みとすることができる。複数の風力タービンにより供給される交流電力を、高電圧直流送電系統の高電圧直流送電線へ供給される直流電力に変換するための整流器を、高電圧直流送電系統が含むならば、このような強みはいっそう重要なものにさえなる。   When the power transmission system is a high-voltage DC power transmission system, the above-described method for controlling the entire power generation by a plurality of wind turbines can be particularly advantageous. If the high-voltage DC transmission system includes a rectifier for converting AC power supplied by a plurality of wind turbines into DC power supplied to the high-voltage DC transmission line of the high-voltage DC transmission system, Strengths are even more important.

上述の共通のノードを、一例としてウィンドパークおよび/または送電系統のバスバーによって規定することができる。この場合、複数の風力タービンの電力変換器を、バスバーワイヤの適切な交流送電ケーブルにダイレクトに接続してもよい。別の選択肢として、複数の風力タービンの電力変換器を間接的に、たとえば1つまたは複数の電力トランスを介して、バスバーと接続してもよい。少なくとも1つの電力トランスを特に、個々の交流電力の電圧を上昇させ(さらに電流を発生する)いわゆる昇圧トランスとすることができる。   The common nodes mentioned above can be defined by way of example by a wind park and / or a bus bar of the transmission system. In this case, the power converters of a plurality of wind turbines may be directly connected to an appropriate AC power transmission cable of a bus bar wire. As another option, a plurality of wind turbine power converters may be connected to the bus bar indirectly, eg, via one or more power transformers. In particular, the at least one power transformer can be a so-called step-up transformer that raises the voltage of the individual AC power (and generates a current).

本発明のさらに別の観点によれば、以下のような風力タービンが提供される。すなわちこの風力タービンは、
a)少なくとも2つのロータブレードを備えた風車ロータを含む機械的な駆動トレインと、
b)この駆動トレインと機械的に接続された発電機と、
c)この発電機と電気的に接続された電力変換器と、
d)ロータブレードのピッチ角を調節するロータブレード調節システムと、
e)電力変換器とロータブレード調節システムのうち少なくとも一方の動作を制御する風力タービンコントローラと
を含む。この場合、電力変換器は、c1)発電機により供給される交流電力を整流する交流/直流発電機側ブリッジと、c2)整流された交流電力を受け取る直流リンクと、c3)この直流リンクの直流電力を交流出力電力に変換する直流/交流系統側ブリッジとを含む。風力タービンコントローラは、風力タービンの運転を制御する上述の方法を実施するように構成されている。
According to still another aspect of the present invention, the following wind turbine is provided. In other words, this wind turbine
a) a mechanical drive train comprising a wind turbine rotor with at least two rotor blades;
b) a generator mechanically connected to the drive train;
c) a power converter electrically connected to the generator;
d) a rotor blade adjustment system for adjusting the pitch angle of the rotor blade;
e) including a power converter and a wind turbine controller that controls the operation of at least one of the rotor blade conditioning system. In this case, the power converter includes: c1) an AC / DC generator side bridge that rectifies AC power supplied by the generator; c2) a DC link that receives the rectified AC power; and c3) DC of the DC link. And a DC / AC system side bridge that converts power into AC output power. The wind turbine controller is configured to implement the method described above for controlling the operation of the wind turbine.

同様に本発明のこの観点が基礎とする着想は、風力タービンを電力系統と接続する送電系統内の所定のポイントにおける電力アンバランスによって、周波数の変動が引き起こされる、というものである。既述の周波数が所定の範囲まで、または所定の範囲で変化したことが識別されたならば、風力タービンコントローラのための電力基準信号を変更することによって、電力アンバランスを少なくとも部分的に低減することができる。   Similarly, the idea on which this aspect of the invention is based is that frequency fluctuations are caused by power imbalance at a given point in the transmission system connecting the wind turbine to the power system. If it is identified that the stated frequency has changed to or within a predetermined range, the power imbalance is at least partially reduced by changing the power reference signal for the wind turbine controller. be able to.

本明細書で用いられる用語において、風力タービンコントローラは、ロータブレード調節システムと電力変換器(特に電力変換器の直流/交流系統側ブリッジ)の双方を制御する役割を担うことができる。この点に関して述べておくと、風力タービンコントローラを、単一の計算装置としてもよいし、あるいは別の選択肢として、異なる2つの計算装置によって実現してもよく、その場合、一方の計算装置は、ロータブレード調節システムの動作を制御する役割を担い、他方の計算装置は、電力変換器もしくは直流/交流系統側ブリッジの動作を制御する役割を担う。   In terms used herein, the wind turbine controller may be responsible for controlling both the rotor blade conditioning system and the power converter (particularly the DC / AC system side bridge of the power converter). In this regard, the wind turbine controller may be a single computing device or, alternatively, may be implemented by two different computing devices, in which case one computing device is The other computing device is responsible for controlling the operation of the power converter or the DC / AC system side bridge.

ここで述べておくと、これまで本発明の実施形態を、それぞれ異なる主題を参照しながら説明してきた。特に、いくつかの実施形態については、方法の形式の請求項を参照しながら説明したのに対し、他の実施形態については、装置の形式の請求項を参照しながら説明した。ただし、当業者であれば上述の説明および以下の説明から読み取れるように、特段の記載がないかぎり、1つの形式の主題に属する複数の特徴の任意の組み合わせに加え、それぞれ異なる主題に関連する複数の特徴の任意の組み合わせ、特に方法の形式の請求項の特徴と装置の形式の請求項の特徴との任意の組み合わせも、本明細書に開示されているものとみなされる。   Having said so far, embodiments of the invention have been described with reference to different subject matters. In particular, some embodiments have been described with reference to method type claims, whereas other embodiments have been described with reference to apparatus type claims. However, as will be understood by those skilled in the art from the above description and the following description, unless otherwise specified, in addition to any combination of a plurality of features belonging to one type of subject matter, Any combination of the above features, particularly any combination of claim features in the form of methods and claim features in the form of apparatus, is also considered to be disclosed herein.

本発明の上述の観点およびさらに別の観点は、以下で説明する実施例から明らかにされ、それらについて実施例を参照しながら説明する。次に、実施例を参照しながら本発明についていっそう詳しく説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。   The above-described viewpoints and further aspects of the present invention will become apparent from the embodiments described below, which will be described with reference to the embodiments. Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

本発明の1つの実施形態による複数の風力タービンを備えたウィンドパークを含む発電および送電システムを示す図1 shows a power generation and transmission system including a wind park with a plurality of wind turbines according to one embodiment of the invention. 図1に示したウィンドパークの風力タービンを示す図The figure which shows the wind turbine of the wind park shown in FIG. 図1に示した高電圧直流送電系統の整流器を示す図The figure which shows the rectifier of the high voltage direct current power transmission system shown in FIG. 周波数偏移に依存する電力基準信号を、本発明の1つの実施形態に従い制限する様子について示すグラフA graph showing how a power reference signal that depends on a frequency shift is limited according to one embodiment of the present invention. 周波数偏移に依存して変更された電力基準信号を、本発明のさらに別の実施形態に従い制限する様子について示すグラフA graph showing how a power reference signal modified in dependence on a frequency shift is limited according to yet another embodiment of the present invention.

詳細な説明
図面に描かれた例示は概略的なものである。なお、ここで述べておくと、種々の図中、同様のまたは同一の要素または特徴には、同じ参照符号が付されているか、または最初の数字だけが対応する参照符号とは異なる参照符号が付されている。以前に説明した実施形態に関して説明済みの要素または特徴については、不必要な繰り返しを避けるため、以降の記載個所では再び説明しない。
DETAILED DESCRIPTION The illustrations drawn in the drawings are schematic. It should be noted that in the various figures, similar or identical elements or features are denoted by the same reference signs or different reference signs from the corresponding reference signs only in the first digit. It is attached. Elements or features already described with respect to previously described embodiments will not be described again in the following description to avoid unnecessary repetition.

図1には、複数の風力タービン120を備えたウィンドパーク110を含む発電および送電システム100が示されている。ここで述べる実施形態ではオフショアに配置されているウィンドパーク110により発生された電気エネルギーは、交流系統160と高電圧直流送電系統170とを介して、オンショアに配置された電力系統195へ送電される。   FIG. 1 illustrates a power generation and transmission system 100 that includes a wind park 110 with a plurality of wind turbines 120. In the embodiment described here, the electric energy generated by the wind park 110 disposed offshore is transmitted to the power system 195 disposed onshore via the AC system 160 and the high voltage DC power transmission system 170. .

風力タービン120はグループで配置されており、各グループには1つのバスバー112が割り当てられている。ウィンドパーク110を例示した図の左側に矢印で示されているように、1つのバスバー112に接続される風力タービン120の個数は制限されていない。各バスバー112は、回路遮断器114を介して交流系統160と接続されており、これについてはあとで詳しく説明する。   The wind turbines 120 are arranged in groups, and one bus bar 112 is assigned to each group. As indicated by an arrow on the left side of the figure illustrating the wind park 110, the number of wind turbines 120 connected to one bus bar 112 is not limited. Each bus bar 112 is connected to the AC system 160 via a circuit breaker 114, which will be described in detail later.

ウィンドパーク110は、中央集中型のウィンドパークコントローラ(WPC)118を有しており、これは制御ラインを介して、風力タービン120の各々1つと通信可能に接続されている。図1の場合、それらの制御ラインは、ウィンドパーク110内において破線で表されている。図1を不明確にしないようにする目的で、ウィンドパークコントローラ118と、最上段の分岐に属していない風力タービン120とを結ぶ破線は、途切れたかたちで示されている。途切れた部分の個々の終端点は、黒丸で表されている。なお、制御ラインもしくはそれらの制御ラインを介した相応のデータ転送は、有線のデータコネクションによって、またはワイヤレスのデータコネクションによって、実現することができる。   The wind park 110 has a centralized wind park controller (WPC) 118, which is communicatively connected to each one of the wind turbines 120 via a control line. In the case of FIG. 1, these control lines are represented by broken lines in the wind park 110. For the purpose of avoiding obscuring FIG. 1, the broken line connecting the wind park controller 118 and the wind turbine 120 that does not belong to the uppermost branch is shown broken. Each end point of the interrupted portion is represented by a black circle. It should be noted that the control lines or corresponding data transfer via those control lines can be realized by a wired data connection or by a wireless data connection.

ウィンドパークコントローラ118は、ハイパフォーマンス・パーク・パイロット(High Performance Park Pilot, HPPP)・コントローラと呼ばれることもあり、このコントローラは、(図1には示されていない)個々の風力タービンコントローラすべての上位に位置するコントローラとして動作する。ウィンドパークコントローラ118は、個々の風力タービンコントローラを管理することによって、個々の風力タービン120の運転をコーディネートされたかたちで制御することができる。さらに、個々の風力タービン120への制御ラインを介して、ウィンドパークコントローラ118は、個々の風力タービン120に関する運転情報を収集することができ、適切な制御信号をそれぞれ固有の風力タービンコントローラへ伝送することができる。   Wind park controller 118 is sometimes referred to as a High Performance Park Pilot (HPPP) controller, which is above all individual wind turbine controllers (not shown in FIG. 1). Operates as a located controller. The wind park controller 118 can control the operation of the individual wind turbines 120 in a coordinated manner by managing the individual wind turbine controllers. In addition, via the control line to the individual wind turbines 120, the wind park controller 118 can collect operational information about the individual wind turbines 120 and transmit appropriate control signals to each unique wind turbine controller. be able to.

次に、図2を参照しながら、1つの風力タービン120の実現可能な構造設計について説明する。   Next, a possible structural design of one wind turbine 120 will be described with reference to FIG.

風力タービン120は、駆動軸228に取り付けられた風車ロータ222を有している。風車ロータ222は図示されていないハブを有しており、このハブのところに所定数のロータブレード、好ましくは3つのロータブレード224が取り付けられている。各ロータブレード224は、個々のロータブレード224のピッチ角を調節する目的で、その長手軸を中心にロータブレード調節システム226によって回転させることができる。風力タービンの基本原理によれば、ピッチ角は、全体として得られる風力から抽出される機械的なパワーに対する重要なパラメータである。   The wind turbine 120 has a windmill rotor 222 attached to a drive shaft 228. The wind turbine rotor 222 has a hub (not shown), and a predetermined number of rotor blades, preferably three rotor blades 224, are attached to the hub. Each rotor blade 224 can be rotated by a rotor blade adjustment system 226 about its longitudinal axis for the purpose of adjusting the pitch angle of the individual rotor blades 224. According to the basic principle of wind turbines, the pitch angle is an important parameter for the mechanical power extracted from the wind power obtained as a whole.

風力タービン120はさらに発電機230を含み、この発電機230は、駆動軸228によって駆動される発電機ロータ232を備えている。これに関連して述べておくと、ここに図示されている風力タービン120は、いわゆるダイレクトドライブ風力タービン120であり、風車ロータ222と発電機230との間に、発電機ロータ232と機械的に接続された別の駆動軸の回転速度を高めるために利用可能なギアボックスは、接続されていない。もちろん、ギアボックスを備えたコンフィギュレーションを有する風力タービンを使用してもよい。   The wind turbine 120 further includes a generator 230, which includes a generator rotor 232 that is driven by a drive shaft 228. In this connection, the wind turbine 120 shown here is a so-called direct drive wind turbine 120, which is mechanically connected to the generator rotor 232 between the wind turbine rotor 222 and the generator 230. A gearbox that can be used to increase the rotational speed of another connected drive shaft is not connected. Of course, a wind turbine having a configuration with a gearbox may be used.

発電機230は、巻線システムを備えたステータ234を有しており、このステータ234によって電力一般には三相電力が発生する。ステータ234の後段には、電力変換器240が接続されている。電力変換器240は、発電機側(交流/直流)ブリッジ242を有しており、これは通常運転中は、直流(DC)リンク244に電力を供給する能動的な整流器として動作する。電力変換器240はさらに、系統側ブリッジ246を有しており、これは直流リンク244の直流電力を交流電力に変換する。ここに示す実施形態によれば、この交流電力は三相電流から成り、昇圧トランス248へ供給される。昇圧トランス248の出力は、図1に示した個々のバスバー112にセットされる。   The generator 230 includes a stator 234 having a winding system, and the stator 234 generates electric power, generally three-phase power. A power converter 240 is connected to the subsequent stage of the stator 234. The power converter 240 has a generator side (alternating current / direct current) bridge 242, which operates as an active rectifier that supplies power to a direct current (DC) link 244 during normal operation. The power converter 240 further includes a system side bridge 246 that converts the DC power of the DC link 244 into AC power. According to the embodiment shown here, this AC power consists of a three-phase current and is supplied to the step-up transformer 248. The output of the step-up transformer 248 is set to each bus bar 112 shown in FIG.

風力タービン120は、風力タービンコントローラ250を有しており、このコントローラによって制御される。ここで説明する実施形態によれば、風力タービンコントローラ250は、2つのコントローラ部分すなわち変換器コントローラ252とピッチコントローラ254とを有している。図2に破線で示されているように、変換器コントローラ252は、電力変換器240の(半導体スイッチの)動作を制御する。ピッチコントローラ254は、ピッチ調節システム226の動作を制御し、このピッチ調節システム226は、風力タービン120の実際の運転状態に応じて、各ロータブレード224のブレードピッチ角を設定する役割を担っている。   The wind turbine 120 has a wind turbine controller 250 and is controlled by this controller. According to the embodiment described here, the wind turbine controller 250 has two controller parts, a converter controller 252 and a pitch controller 254. The converter controller 252 controls the operation of the power converter 240 (of the semiconductor switch), as indicated by the dashed line in FIG. The pitch controller 254 controls the operation of the pitch adjustment system 226, and this pitch adjustment system 226 plays a role of setting the blade pitch angle of each rotor blade 224 in accordance with the actual operating state of the wind turbine 120. .

図1に戻ると、交流系統160は、バスバー161と電力スイッチ162とスイッチ163とを有している。バスバー161のところで、バスバー112により収集された電力がまとめられる。電力スイッチ162が閉じられていると、交流系統160は、以下で詳しく説明する高電圧直流送電系統170に接続される。   Returning to FIG. 1, the AC system 160 includes a bus bar 161, a power switch 162, and a switch 163. At the bus bar 161, the power collected by the bus bar 112 is collected. When the power switch 162 is closed, the AC system 160 is connected to a high-voltage DC power transmission system 170 described in detail below.

ここで説明する実施形態によれば、発電および送電システム100は、補助送電系統164を有している。この系統164は、補助送電線またはアンビリカル交流ケーブル165を有しており、これによって、電力系統195とウィンドパーク110との交流電力接続を、必要に応じて確立することができる。すでに述べたように、アンビリカル交流ケーブル165を介した送電は、ウィンドパーク110の少なくともいくつかの風力タービン120のスタートアップフェーズのために、信頼性のあるスタートアップ手順を可能にするには他の風力タービン120の発電が不十分である場合に、必要とされる可能性がある。   According to the embodiment described here, the power generation and power transmission system 100 includes the auxiliary power transmission system 164. This system 164 has an auxiliary power transmission line or an umbilical AC cable 165, whereby an AC power connection between the power system 195 and the wind park 110 can be established as necessary. As already mentioned, power transmission via the umbilical AC cable 165 may be used to enable a reliable start-up procedure for at least some wind turbine 120 start-up phases of the wind park 110 to other wind turbines. May be needed if 120 power generations are insufficient.

図1に示されているように、補助送電系統164は、トランス167と電力スイッチ168とを備えており、このスイッチ168をスイッチ163と共に、補助送電系統164をアクティブもしくは非アクティブにするために用いることができる。   As shown in FIG. 1, the auxiliary power transmission system 164 includes a transformer 167 and a power switch 168, and this switch 168 is used together with the switch 163 to activate or deactivate the auxiliary power transmission system 164. be able to.

さらに図1からわかるように、交流補助送電系統164は、特に電力系統195からウィンドパーク110へ送られる電力を測定する電力測定装置166を備えている。図1に示されているように、電力測定装置166をアンビリカル交流ケーブル165と接続する2つのラインを用いて、電圧測定と電流測定を行うことにより、それ相応の電力測定が公知の手法で実施される。電力測定値はウィンドパークコントローラ118へ転送され、ウィンドパークコントローラ118は、複数の風力タービン120の運転をコーディネートする際に、アンビリカル交流ケーブル165を介して送られる電力の実際のレベルを考慮する。   Further, as can be seen from FIG. 1, the AC auxiliary power transmission system 164 is provided with a power measuring device 166 that measures the power transmitted from the power system 195 to the wind park 110. As shown in FIG. 1, by performing voltage measurement and current measurement using two lines connecting the power measurement device 166 to the umbilical AC cable 165, the corresponding power measurement is performed by a known method. Is done. The power measurements are transferred to the wind park controller 118, which takes into account the actual level of power delivered via the umbilical AC cable 165 when coordinating the operation of the plurality of wind turbines 120.

高電圧直流送電系統170は、複数の(本発明による図示の実施形態では3つの)ダイオード整流器電力用モジュール172を有しており、これらのモジュール172には各々、三相整流器180と個々の三相トランス174とが含まれている。ダイオード整流器電力用モジュール172は、供給された交流電力を直流電力に変換するために用いられる。これらのダイオード整流器電力用モジュール172は、上方のダイオード整流器電力用モジュール172における三相整流器180の1つの出力端子と、下方のダイオード整流器電力用モジュール172における三相整流器180の1つの出力端子との間で、電圧Udcを有する直流電力が生じるように、接続されている。   The high voltage DC transmission system 170 includes a plurality (three in the illustrated embodiment according to the invention) of diode rectifier power modules 172, each of which includes a three-phase rectifier 180 and an individual three-phase rectifier 180. A phase transformer 174 is included. The diode rectifier power module 172 is used to convert the supplied AC power into DC power. These diode rectifier power modules 172 include one output terminal of the three-phase rectifier 180 in the upper diode rectifier power module 172 and one output terminal of the three-phase rectifier 180 in the lower diode rectifier power module 172. The DC power having the voltage Udc is generated between them.

すでに述べたように、ここで述べる実施形態によれば、ウィンドパーク110はオフショアに配置されている。同じことは、ダイオード整流器電力用モジュール172および電力スイッチ162,163についてもあてはまる。発電された電力をオフショアからオンショアに送電するために、高電圧直流送電ケーブル175が用いられる。オンショアにおいて高電圧直流送電系統170は、オンショア直流/交流変換器176およびトランス178を有しており、このトランス178は(電力スイッチ179が閉じられているときに)、結果として生じた交流電力を適切な位相および適切な振幅で、電力系統195へ供給する。   As already mentioned, according to the embodiment described here, the wind park 110 is arranged offshore. The same is true for the diode rectifier power module 172 and the power switches 162, 163. A high voltage DC transmission cable 175 is used to transmit the generated power from offshore to onshore. On-shore, the high voltage DC transmission system 170 includes an onshore DC / AC converter 176 and a transformer 178 that (when the power switch 179 is closed) transfers the resulting AC power. Supply to power system 195 with appropriate phase and appropriate amplitude.

図3には、整流器180の詳細が示されている。一般に6つの制御可能な大電力用半導体スイッチを備えている交流/直流電力変換器とは対照的に、整流器180は、受動的な電力コンポーネントである電力用ダイオード382を備えているだけである。図3からわかるように、整流器180は3つのブリッジを有しており、これらのブリッジ各々は2つの出力端子間に延在している。これら2つの出力端子の間に、出力電圧UDCが生じる。各ブリッジはそれぞれ、2つの電力用ダイオード382の直列接続を含んでいる。各ブリッジの2つの電力用ダイオード382間の図示されていない中間ノードのところに、整流器180に供給される三相交流電力の1つの相が加わる。 FIG. 3 shows details of the rectifier 180. In contrast to an AC / DC power converter, which typically includes six controllable high power semiconductor switches, the rectifier 180 only includes a power diode 382, which is a passive power component. As can be seen from FIG. 3, the rectifier 180 has three bridges, each of which extends between the two output terminals. An output voltage U DC is generated between these two output terminals. Each bridge includes a series connection of two power diodes 382. One phase of the three-phase AC power supplied to the rectifier 180 is added at an intermediate node (not shown) between the two power diodes 382 of each bridge.

以下では、本明細書で説明する運転制御方法を理解するために、いくつかの情報を挙げることにする。この場合、たとえば図1に示したバスバー112またはバスバー161のところに発生するウィンドパークの交流電力出力の、求められたまたは測定された周波数に応じて、受け取る電力と送電する電力との電力バランスが少なくともほぼ達成されるように、風力タービン120に対する電力基準信号が調節される。   In the following, in order to understand the operation control method described in this specification, some information will be given. In this case, for example, the power balance between the received power and the transmitted power depends on the determined or measured frequency of the AC power output of the wind park generated at the bus bar 112 or the bus bar 161 shown in FIG. The power reference signal for the wind turbine 120 is adjusted so that it is at least approximately achieved.

慣用の高電圧交流送電系統においては、基本交流周波数は、同期発電機およびそれらのガバナの電気機械的特性ゆえに、発電と負荷とを内在的にバランス調整するものである。   In conventional high voltage AC transmission systems, the basic AC frequency is an inherent balance between power generation and load due to the electromechanical characteristics of synchronous generators and their governors.

ここで説明する運転制御方法の場合、発電される有効電力がオフショア交流系統から取り去られる有効電力よりも大きければ、オフショア交流系統内の基本周波数が上昇し、また、この逆も成り立つように、各風力タービンの電力変換器は同様の特性を有している。   In the case of the operation control method described here, if the active power generated is larger than the active power removed from the offshore AC system, the fundamental frequency in the offshore AC system increases, and vice versa. Wind turbine power converters have similar characteristics.

発電および送電システム全体の通常の定常状態運転中、風力タービンの運転制御は、オフショア交流系統における有効電力の発生と、オンショア系統により取り去られる有効電力消費とを効率的にバランス調整する目的で、陸地に向かう有効電力潮流を変化させるように動作するよう、設計されている。このことは、低速の周波数コントローラであることと合わせて、陸地に向かう電力潮流が制限されていないとしたならば、周波数が設定された基準周波数になる、または少なくともこの基準周波数に近づく、ということを意味する。   During normal steady state operation of the entire power generation and transmission system, wind turbine operational control is used to effectively balance the generation of active power in the offshore AC system and the effective power consumption removed by the onshore system. Designed to operate to change the active power flow towards This, combined with being a low-speed frequency controller, means that if the power flow towards the land is not restricted, the frequency will be the set reference frequency, or at least approach this reference frequency. Means.

有効電力送電が、たとえば高電圧直流送電系統の故障により制限されている場合またはそれどころか阻止されている場合、風力タービンは、オフショア交流系統において利用可能な有効電力をもはやバランス調整することができず、求められたまたは測定された周波数が変化することになる。特に、たとえばオンショアの「低電圧運転継続」(LVRT)
のイベント発生に起因する最大電力制限によって、周波数が上昇することになる。同様に、たとえばウィンドパークの洋上孤立運転のための最小電力制限によって、周波数が低下することになる。
If active power transmission is limited or even prevented, for example, by failure of a high voltage DC transmission system, the wind turbine can no longer balance the available power available in the offshore AC system, The determined or measured frequency will change. In particular, for example, onshore “continuation of low voltage operation” (LVRT)
The frequency will increase due to the maximum power limitation resulting from the occurrence of this event. Similarly, the frequency will drop due to, for example, the minimum power limitation for wind park offshore isolated operation.

本明細書によれば、この問題に対する解決手段が提案され、これによれば各風力タービン内の有効電力基準に対し、有効電力制限が課される。すなわちこの場合、1)求められたまたは測定された周波数が上昇した場合には、最大値制限が適用され、2)この周波数が低下した場合には、最小値制限が適用される。自明であるが、最大電力制限によって有効電力の発生が、利用可能な風力により可能であるものよりも小さく制限されることになり、最小電力制限によって、個々の風力タービンの風車ロータの速度が低下することになる。最後には、個々の風力タービンが個々のバスバーから切り離されることすらある。   The present specification proposes a solution to this problem, which imposes an active power limit on the active power reference in each wind turbine. That is, in this case, 1) the maximum limit is applied if the determined or measured frequency increases, and 2) the minimum limit is applied if this frequency decreases. Obviously, the maximum power limit will limit the generation of active power to less than what is possible with the available wind power, and the minimum power limit will reduce the wind turbine rotor speed of the individual wind turbine. Will do. Finally, individual wind turbines can even be disconnected from individual bus bars.

図4には、このような制限について1つの例が示されている。この図によれば、
・Pは、(実際の風力条件に応じて)利用可能な有効電力に対し相対的な個々の風力タービンの電力基準信号の値である。
・Δfは、個々の風力タービン内の周波数基準に対し相対的な周波数の変化である。
・P1,P2,P3は、ルックアップテーブルに収められた電力基準設定値である。
・f−3,f−2,f−1は、最小有効電力基準を規定するルックアップテーブル内のデルタ周波数設定値であり、f+1,f+2,f+3は、最大有効電力基準を規定するルックアップテーブル内のデルタ周波数設定値である。
FIG. 4 shows one example of such a restriction. According to this figure
P is the value of the individual wind turbine power reference signal relative to the available active power (depending on the actual wind conditions).
Δf is the change in frequency relative to the frequency reference in the individual wind turbine.
P1, P2, and P3 are power reference setting values stored in the lookup table.
F-3, f-2, and f-1 are delta frequency setting values in a lookup table that defines the minimum active power reference, and f + 1, f + 2, and f + 3 are lookup tables that define the maximum active power reference. Is the delta frequency setting value.

図5には、既述の制限についてさらに別の例が示されている。この図によれば、
・ΔPは、(実際の風力条件に応じて)利用可能な有効電力に対し相対的な個々の風力タービンに関する電力基準信号の変化の値である。
・Δfは、個々の風力タービン内の周波数基準に対し相対的な周波数の変化である。
・ΔP1およびΔP2は、ルックアップテーブルに収められたデルタ電力基準設定値である。
・f−2およびf−1は、最小有効電力基準を規定するルックアップテーブル内のデルタ周波数設定値であり、f+1およびf+2は、最大有効電力基準を規定するルックアップテーブル内のデルタ周波数設定値である。
FIG. 5 shows yet another example of the aforementioned limitations. According to this figure
ΔP is the value of the change in the power reference signal for the individual wind turbine relative to the available active power (depending on the actual wind conditions).
Δf is the change in frequency relative to the frequency reference in the individual wind turbine.
ΔP1 and ΔP2 are delta power reference set values stored in a lookup table.
F-2 and f-1 are the delta frequency settings in the lookup table that define the minimum active power criterion, and f + 1 and f + 2 are the delta frequency settings in the lookup table that define the maximum active power criterion It is.

ここで述べておくと、図4および図5の場合、デルタ制限として制限が定められており、つまり利用可能な有効電力に対し相対的な電力偏移、および設定周波数基準に対し相対的な周波数偏移として定められている。ただし、絶対値または相対値と絶対値の組み合わせを使用してもよい。   In this case, in the case of FIGS. 4 and 5, the limit is defined as a delta limit, that is, the power deviation relative to the available active power and the frequency relative to the set frequency reference. It is defined as a deviation. However, an absolute value or a combination of a relative value and an absolute value may be used.

次に、風力タービンの運転を制御するためのさらに別のアプローチを呈示する。このアプローチは、求められたまたは測定された周波数の時間微分に拠るものである。このアプローチによれば、電力潮流の崩壊を引き起こす高電圧直流送電系統および/または電力系統の故障を、高速でありかつ信頼性のある手法で検出することができる。   Next, yet another approach for controlling the operation of a wind turbine is presented. This approach relies on the time derivative of the determined or measured frequency. According to this approach, the failure of the high-voltage DC transmission system and / or the power system causing the collapse of the power flow can be detected by a high-speed and reliable method.

風力タービンの運転条件の通常範囲内では、電力潮流の変化率は、内部の風力タービンコントローラへ供給される電力基準(信号)に対する傾斜率によって、一般にたとえば毎秒20%までに制限されている。電力変化率に対する上限は、故障後電力回復傾斜率として規定することができ、たとえば毎秒200%とすることができる。オンショア電力系統故障が発生した場合、高電圧直流送電系統を介した電力潮流が妨害されて、高電圧直流送電系統の直流リンク電圧が上昇する。これによって、オフショア系統から高電圧直流送電系統へ向かう電力潮流を過渡的に低減させる作用が及ぼされることになる。その結果、各風力タービンは、その局所的電力基準を満たそうとして、自身の周波数を上昇させることで応答する。この場合、ウィンドパークのすべての風力タービンがこのことを同時に行うことになるため、オフショア周波数が著しく急速に上昇し、通常の運転範囲内で予期されるオフショア周波数の変化率よりも著しく速く上昇する。   Within the normal range of wind turbine operating conditions, the rate of change of power flow is generally limited to, for example, 20% per second, by a ramp rate relative to the power reference (signal) supplied to the internal wind turbine controller. The upper limit for the power change rate can be defined as a post-fault power recovery ramp rate, for example 200% per second. When an onshore power system failure occurs, the power flow through the high voltage DC power transmission system is disturbed, and the DC link voltage of the high voltage DC power transmission system increases. As a result, an effect of transiently reducing the power flow from the offshore system to the high voltage DC transmission system is exerted. As a result, each wind turbine responds by raising its frequency in an attempt to meet its local power criteria. In this case, all wind turbines in the wind park will do this at the same time, so the offshore frequency rises very rapidly and rises much faster than the expected offshore frequency change rate within normal operating range. .

同様の状況は、オフショアの故障が発生したときにも引き起こされる。つまりこの場合、高電圧直流送電系統に向かう電力潮流が低減され、すべての風力タービンがこのことを補償しようとして、自身の周波数を上昇させようと試み、その結果、時間の経過につれて重大な周波数変化(df/dt)が引き起こされる。   A similar situation is caused when an offshore failure occurs. In other words, in this case, the power flow towards the high-voltage DC transmission system is reduced and all wind turbines try to compensate for this and try to increase their frequency, resulting in significant frequency changes over time. (Df / dt) is caused.

本明細書で説明している運転制御方法によれば、この問題も少なくとも軽減することができ、これは各風力タービンごとに、電力バランスの重大な妨害が発生したことを自律的に検出可能なメカニズムとして、予め定められた閾値を超えたdf/dt値を用いることによって可能となる。個々の風力タービンそれぞれにおいて結果として生じる制御アクションによれば、内部的な電力基準信号のレベルが低減され、風力タービンの運転がそれに応じて制御されることになる。このような状況において、df/dtの値が(電力系統)故障検出メカニズムとして用いられる。   According to the operation control method described herein, this problem can also be at least mitigated, which can autonomously detect for each wind turbine that a significant disruption of power balance has occurred. This is possible by using a df / dt value exceeding a predetermined threshold as a mechanism. The resulting control action at each individual wind turbine will reduce the level of the internal power reference signal and control the operation of the wind turbine accordingly. In such a situation, the value of df / dt is used as a (power system) failure detection mechanism.

同様に、通常運転範囲外で電力潮流の重大な妨害が発生している間、1つの風力タービン内の電力誤差は、df/dt検出メカニズムと同様の特性を示すものとなる。したがって電力誤差を、オフショア系統内における電力アンバランスの同様の指標とすることができ、(電力系統)故障を同様に自律的に検出できるようにする目的で、風力タービンのために利用することができる。この電力誤差にも、閾値と持続時間特性とをもたせることができ、これらが電力誤差に適用され、耐ノイズ性を高めて(電力系統)故障を検出する目的で、たとえばトランスのスイッチング、フィルタの通電などに付随するオフショア妨害が阻止される。   Similarly, during a significant disruption of power flow outside the normal operating range, the power error within one wind turbine will exhibit characteristics similar to the df / dt detection mechanism. Thus, power error can be a similar indicator of power imbalance in offshore systems and can be utilized for wind turbines with the goal of allowing (automatic system) faults to be detected autonomously as well. it can. This power error can also have thresholds and duration characteristics, which are applied to the power error to increase noise immunity (power system) and detect faults, for example, transformer switching, filter Offshore interference associated with energization is prevented.

なお、ここで言及しておくと、「〜を有する」という表記は、それ以外の要素またはステップを除外するものではなく、また「1つの」という冠詞を使用しても、複数設けられることを除外するものではない。それぞれ異なる実施形態に関して説明した要素を組み合わせてもよい。さらに、特許請求の範囲に記載した参照符号は、各請求項の権利範囲の限定を意図したものではない。   It should be noted that the notation “having” does not exclude other elements or steps, and the use of the article “one” means that a plurality of expressions “having” is provided. It is not excluded. Elements described for different embodiments may be combined. Furthermore, reference signs in the claims are not intended to limit the scope of rights of each claim.

Claims (13)

風力タービン(120)の運転を制御する方法であって、
前記風力タービン(120)は、
i)機械的な駆動トレイン(222,228)と、
ii)該駆動トレイン(222,228)と機械的に接続された発電機(230)と、
iii)該発電機(230)と電気的に接続された電力変換器(240)と
を含む、
風力タービン(120)の運転を制御する方法において、
該方法は以下のステップを含む、すなわち、
前記電力変換器(240)により供給される交流出力電圧信号の周波数を求めるステップと、
求められた前記周波数が、以前に求められた周波数に対し、所定の閾値よりも大きく変化したか否かを識別するステップと、
求められた前記周波数の変化が前記所定の閾値よりも大きければ、前記風力タービン(120)のための電力基準信号を変更するステップと、
変更された前記電力基準信号を、前記風力タービン(120)のコントローラ(250)へ供給するステップと、
変更された前記電力基準信号に基づき、前記風力タービン(120)の運転を制御するステップと
を含む、
風力タービン(120)の運転を制御する方法。
A method for controlling the operation of a wind turbine (120), comprising:
The wind turbine (120)
i) a mechanical drive train (222, 228);
ii) a generator (230) mechanically connected to the drive train (222, 228);
iii) including a power converter (240) electrically connected to the generator (230);
In a method for controlling the operation of a wind turbine (120),
The method includes the following steps:
Determining the frequency of the AC output voltage signal supplied by the power converter (240);
Identifying whether the determined frequency has changed more than a predetermined threshold with respect to the previously determined frequency;
If the determined change in frequency is greater than the predetermined threshold, changing a power reference signal for the wind turbine (120);
Providing the modified power reference signal to a controller (250) of the wind turbine (120);
Controlling the operation of the wind turbine (120) based on the modified power reference signal.
A method for controlling the operation of a wind turbine (120).
前記電力変換器(240)を電力系統(195)と接続する送電系統(170)の1つのノードにおいて、前記周波数を求め、
前記送電系統(170)は、高電圧直流(HVDC)送電線(175)から成る、
請求項1記載の方法。
In one node of the power transmission system (170) that connects the power converter (240) with the power system (195), the frequency is obtained,
The transmission system (170) comprises a high voltage direct current (HVDC) transmission line (175),
The method of claim 1.
前記高電圧直流送電系統(170)は整流器(180)を含む、
請求項2記載の方法。
The high voltage DC transmission system (170) includes a rectifier (180),
The method of claim 2.
前記高電圧直流送電系統(170)は補助送電線(164)を含み、
該補助送電線(164)は、前記高電圧直流送電線(175)に対し電気的に並列に配置されており、前記電力系統(195)を前記送電系統(170)の前記ノードと接続する、
請求項3記載の方法。
The high voltage DC transmission system (170) includes an auxiliary transmission line (164),
The auxiliary power transmission line (164) is electrically arranged in parallel with the high-voltage DC power transmission line (175), and connects the power system (195) to the node of the power transmission system (170).
The method of claim 3.
変更された前記電力基準信号に基づき前記風力タービン(120)の運転を制御するステップは、
前記電力変換器(240)の動作を制御するステップ、特に該電力変換器(240)の直流/交流系統側ブリッジ(246)の動作を制御するステップ、および/または、
前記風力タービン(120)の風車ロータ(222)におけるブレード(224)のピッチ角を制御するステップ
を含む、
請求項1から4のいずれか1項記載の方法。
Controlling the operation of the wind turbine (120) based on the modified power reference signal comprises:
Controlling the operation of the power converter (240), in particular, controlling the operation of the DC / AC system side bridge (246) of the power converter (240), and / or
Controlling the pitch angle of the blades (224) in the wind turbine rotor (222) of the wind turbine (120),
5. A method according to any one of claims 1 to 4.
求められた前記周波数の変更は、求められた前記周波数の値の増加であり、
前記所定の閾値は、前記求められた周波数に対し予め定められた上限値である、
請求項1から5のいずれか1項記載の方法。
The change in the determined frequency is an increase in the determined value of the frequency,
The predetermined threshold is a predetermined upper limit for the obtained frequency.
6. A method according to any one of claims 1-5.
求められた前記周波数の変更は、求められた前記周波数の値の変化の絶対値であり、
前記所定の閾値は、前記変化の絶対値に対し予め定められた閾値である、
請求項5記載の方法。
The obtained change of the frequency is an absolute value of a change in the obtained value of the frequency,
The predetermined threshold is a predetermined threshold for the absolute value of the change,
The method of claim 5.
所定の許容周波数範囲内で、前記電力基準信号を一定に保持する、
請求項7記載の方法。
Keeping the power reference signal constant within a predetermined allowable frequency range;
The method of claim 7.
求められた前記周波数の変更は、求められた前記周波数の時間に関する微分であり、
前記所定の閾値の条件は、前記求められた周波数の時間に関する前記微分の値に対する上限値を含む、
請求項1から5のいずれか1項記載の方法。
The change in the determined frequency is a derivative of the determined frequency with respect to time,
The predetermined threshold condition includes an upper limit value for the value of the derivative with respect to time of the obtained frequency.
6. A method according to any one of claims 1-5.
前記風力タービン(120)のための前記電力基準信号を、予め定められた範囲内に制限する、
請求項1から9のいずれか1項記載の方法。
Limiting the power reference signal for the wind turbine (120) to a predetermined range;
10. A method according to any one of claims 1 to 9.
前記電力基準信号のために前記予め定められた範囲内で、前記電力基準信号の変化は、求められた周波数と所望の周波数との差に比例し、該所望の周波数は、前記風力タービン(120)により発電された電力と、送電系統(170)を介して電力系統(195)へ供給される電力との間で電力バランスを有する運転状態に対応する、
請求項10記載の方法。
Within the predetermined range for the power reference signal, the change in the power reference signal is proportional to the difference between the determined frequency and the desired frequency, which is determined by the wind turbine (120 ) And an operating state having a power balance between the power generated by the power system and the power supplied to the power system (195) via the power transmission system (170).
The method of claim 10.
1つのウィンドパーク(110)における複数の風力タービン(120)の発電全体を制御する方法であって、
各風力タービン(120)は、
i)機械的な駆動トレイン(222,228)と、
ii)該駆動トレイン(222,228)と機械的に接続された発電機(230)と、
iii)該発電機(230)と電気的に接続された電力変換器(240)とを含み、
複数の前記電力変換器(240)が、前記ウィンドパーク(110)を電力系統(195)と接続する送電系統(170)の1つの共通のノードと、電気的に接続されている、
1つのウィンドパーク(110)における複数の風力タービン(120)の発電全体を制御する方法において、該方法は、
前記風力タービン(120)の少なくとも一部の動作を、好ましくはすべての風力タービン(120)の動作を、請求項1から11のいずれか1項記載の方法をそれぞれ実施することにより制御するステップを含み、
交流出力電圧信号の周波数を、前記共通のノードにおいて求める、
1つのウィンドパーク(110)における複数の風力タービン(120)の発電全体を制御する方法。
A method for controlling the overall power generation of a plurality of wind turbines (120) in one wind park (110), comprising:
Each wind turbine (120)
i) a mechanical drive train (222, 228);
ii) a generator (230) mechanically connected to the drive train (222, 228);
iii) a power converter (240) electrically connected to the generator (230);
The plurality of power converters (240) are electrically connected to one common node of the power transmission system (170) that connects the wind park (110) to the power system (195).
In a method for controlling the overall power generation of a plurality of wind turbines (120) in one wind park (110), the method comprises:
12. Controlling the operation of at least part of the wind turbine (120), preferably the operation of all wind turbines (120), by performing the method according to any one of claims 1 to 11, respectively. Including
Obtaining the frequency of the AC output voltage signal at the common node;
A method of controlling the entire power generation of a plurality of wind turbines (120) in one wind park (110).
風力タービンにおいて、該風力タービンは、
少なくとも2つのロータブレード(224)を備えた風車ロータ(222)を含む機械的な駆動トレイン(222,228)と、
該駆動トレイン(222,228)と機械的に接続された発電機(230)と、
該発電機(230)と電気的に接続された電力変換器(240)と、
前記ロータブレード(224)のピッチ角を調節するロータブレード調節システム(226)と、
前記電力変換器(240)および前記ロータブレード調節システム(226)の少なくとも一方の動作を制御する風力タービンコントローラ(250)と
を含み、
前記電力変換器(240)は、
i)前記発電機(230)により供給される交流電力を整流する交流/直流発電機側ブリッジ(242)と、
ii)整流された交流電力を受け取る直流リンク(244)と、
iii)該直流リンク(244)の直流電力を交流出力電力に変換する直流/交流系統側ブリッジ(246)と
を含み、
前記風力タービンコントローラ(250)は、請求項1から11のいずれか1項記載の方法を実施するように構成されている、
風力タービン。
In a wind turbine, the wind turbine is
A mechanical drive train (222, 228) comprising a wind turbine rotor (222) with at least two rotor blades (224);
A generator (230) mechanically connected to the drive train (222, 228);
A power converter (240) electrically connected to the generator (230);
A rotor blade adjustment system (226) for adjusting the pitch angle of the rotor blade (224);
A wind turbine controller (250) that controls the operation of at least one of the power converter (240) and the rotor blade conditioning system (226);
The power converter (240)
i) an AC / DC generator side bridge (242) for rectifying AC power supplied by the generator (230);
ii) a DC link (244) that receives the rectified AC power;
iii) a DC / AC system side bridge (246) for converting DC power of the DC link (244) into AC output power;
The wind turbine controller (250) is configured to perform a method according to any one of claims 1 to 11.
Wind turbine.
JP2016135274A 2015-07-07 2016-07-07 Wind Turbine Operation Based on Frequency of AC Output Voltage Signal Supplyed by Wind Turbine Power Converter Expired - Fee Related JP6316345B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15175613.7A EP3116089B1 (en) 2015-07-07 2015-07-07 Wind turbine operation based on a frequency of an ac output voltage signal provided by a power converter of the wind turbine
EP15175613.7 2015-07-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017022985A true JP2017022985A (en) 2017-01-26
JP6316345B2 JP6316345B2 (en) 2018-04-25

Family

ID=53524650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016135274A Expired - Fee Related JP6316345B2 (en) 2015-07-07 2016-07-07 Wind Turbine Operation Based on Frequency of AC Output Voltage Signal Supplyed by Wind Turbine Power Converter

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10072633B2 (en)
EP (1) EP3116089B1 (en)
JP (1) JP6316345B2 (en)
CN (1) CN106337780B (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019041477A (en) * 2017-08-24 2019-03-14 三菱重工業株式会社 Control apparatus of distributed power system, distributed power system, control method of distributed power system, and control program of distributed power system
KR20220073405A (en) * 2020-11-26 2022-06-03 대호전기 주식회사 DC grid distribution system
KR20220087026A (en) * 2020-12-17 2022-06-24 인천대학교 산학협력단 System for Controlling Low Voltage Ride Through of Offshore Wind Farms Considering High Temperature Superconducting Cable

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107005057B (en) * 2014-12-23 2020-04-21 Abb瑞士股份有限公司 Method and controller for coordinating control of a wind farm during disconnection from a utility grid
CN107850045B (en) * 2015-06-11 2019-11-08 维斯塔斯风力系统集团公司 Make the power ramp in wind turbine according to the available wind power of estimation
CN108242823B (en) * 2016-12-26 2020-04-28 北京金风科创风电设备有限公司 Active power distribution method and device for wind power plant
DE102016125947A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-05 Wobben Properties Gmbh Method for controlling an electrical distribution network
DE102017105472A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 Sma Railway Technology Gmbh Method for regulating a frequency of an output voltage of a power supply device and device therefor
CN108667328B (en) * 2017-03-27 2023-01-10 日立能源瑞士股份公司 Method for controlling operation of a plurality of converters
US10396695B2 (en) * 2017-04-18 2019-08-27 General Electric Company Method for protecting an electrical power system
CN108933500B (en) * 2017-05-23 2020-06-02 东洋合成股份有限公司 Wind power generation device capable of achieving low rotating speed and high electric energy
US10468881B2 (en) * 2017-05-31 2019-11-05 General Electric Company Electrical power systems having zig-zag transformers
DE102017011235A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-06 Senvion Gmbh Wind farm with autonomous phase angle control
ES2947415T3 (en) * 2017-12-22 2023-08-08 Vestas Wind Sys As Control method of a wind turbine generator
PL3617498T3 (en) * 2018-08-29 2022-10-03 General Electric Renovables España S.L. Methods of rotating a hub of a wind turbine
EP3751692B1 (en) * 2019-06-11 2023-09-20 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG High voltage direct current power transmission station
WO2021139896A1 (en) * 2020-01-10 2021-07-15 Abb Schweiz Ag Power transfer between mv feeders in a power distribution network
EP3866293A3 (en) * 2020-01-21 2021-12-01 Vestas Wind Systems A/S Method of controlling a wind turbine
CN113809750A (en) * 2020-06-16 2021-12-17 新疆金风科技股份有限公司 Method for controlling active power output of wind power plant and corresponding device
CN113452061B (en) * 2021-07-05 2022-06-14 南方电网科学研究院有限责任公司 Offshore wind power direct current transmission system and control method thereof
CN114447974B (en) * 2022-03-23 2023-01-20 国网经济技术研究院有限公司 Uncontrolled rectification direct-current power transmission system for offshore wind power
US11641109B2 (en) * 2022-05-17 2023-05-02 Zhejiang University Grid-forming wind turbine control method for diode rectifier unit-based offshore wind power transmission system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5849043A (en) * 1981-09-16 1983-03-23 三菱電機株式会社 Starting system for ac/dc converter
US20080093857A1 (en) * 2006-10-19 2008-04-24 Siemens Aktiengesellschaft Wind energy installation and method of controlling the output power from a wind energy installation
WO2011158351A1 (en) * 2010-06-16 2011-12-22 三菱重工業株式会社 Wind power generator control device and control method
JP2012521513A (en) * 2009-03-23 2012-09-13 アロイス・ヴォベン Method for operating a wind turbine
US20120327693A1 (en) * 2011-06-23 2012-12-27 Clipper Windpower, Inc. High voltage direct current generation and transmission by a wind turbine

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19845903A1 (en) * 1998-10-05 2000-04-06 Aloys Wobben Electrical power transmission system
CN101730796B (en) * 2007-04-30 2012-09-19 维斯塔斯风力系统有限公司 A method of operating a wind turbine with pitch control, a wind turbine and a cluster of wind turbines
GB0907132D0 (en) * 2009-04-24 2009-06-03 Statoilhydro Asa Wave energy extraction
US8018083B2 (en) * 2010-08-05 2011-09-13 General Electric Company HVDC connection of wind turbine
US8704390B2 (en) * 2010-12-07 2014-04-22 Vestas Wind Systems A/S Dynamic adjustment of power plant output based on electrical grid characteristics
EP2485358B2 (en) * 2011-02-07 2021-12-22 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S System and method for mitigating an electric unbalance of a three-phase current at a Point of Common Coupling between a wind farm and a power grid
JP5627529B2 (en) 2011-04-01 2014-11-19 三菱重工業株式会社 Wind turbine generator control device, wind turbine generator, wind farm, and wind turbine generator control method
US20120248772A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-04 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Control device of wind turbine generator, wind turbine generator, wind farm, and control method for wind turbine generator
WO2012146250A2 (en) 2011-04-28 2012-11-01 Vestas Wind Systems A/S A variable wind turbine having a power dissipating unit; a method of operating a power dissipating unit in a wind turbine
EP2557678B1 (en) * 2011-08-09 2014-05-07 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement for generating a control signal for controlling an acceleration of a generator
DK2639448T3 (en) 2012-03-15 2017-05-22 Siemens Ag Method and apparatus for operating a wind turbine that takes power losses into account
DK2713468T3 (en) * 2012-09-28 2019-11-04 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd Electrical energy transfer systems
DE102013207255A1 (en) * 2013-04-22 2014-10-23 Wobben Properties Gmbh Method for feeding electrical power into an electrical supply network
DE102013208410A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Wobben Properties Gmbh Method for feeding electrical power into an electrical supply network
DE102013208474A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 Wobben Properties Gmbh Method for feeding electrical power into an electrical supply network

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5849043A (en) * 1981-09-16 1983-03-23 三菱電機株式会社 Starting system for ac/dc converter
US20080093857A1 (en) * 2006-10-19 2008-04-24 Siemens Aktiengesellschaft Wind energy installation and method of controlling the output power from a wind energy installation
JP2012521513A (en) * 2009-03-23 2012-09-13 アロイス・ヴォベン Method for operating a wind turbine
WO2011158351A1 (en) * 2010-06-16 2011-12-22 三菱重工業株式会社 Wind power generator control device and control method
US20120327693A1 (en) * 2011-06-23 2012-12-27 Clipper Windpower, Inc. High voltage direct current generation and transmission by a wind turbine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019041477A (en) * 2017-08-24 2019-03-14 三菱重工業株式会社 Control apparatus of distributed power system, distributed power system, control method of distributed power system, and control program of distributed power system
US11223209B2 (en) 2017-08-24 2022-01-11 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Control device for distributed power supply system, distributed power supply system, and control program of distributed power supply system
KR20220073405A (en) * 2020-11-26 2022-06-03 대호전기 주식회사 DC grid distribution system
KR102644293B1 (en) 2020-11-26 2024-03-07 대호전기 주식회사 DC grid distribution system
KR20220087026A (en) * 2020-12-17 2022-06-24 인천대학교 산학협력단 System for Controlling Low Voltage Ride Through of Offshore Wind Farms Considering High Temperature Superconducting Cable
KR102417708B1 (en) 2020-12-17 2022-07-07 인천대학교 산학협력단 System for Controlling Low Voltage Ride Through of Offshore Wind Farms Considering High Temperature Superconducting Cable

Also Published As

Publication number Publication date
CN106337780A (en) 2017-01-18
EP3116089A1 (en) 2017-01-11
US20170009738A1 (en) 2017-01-12
CN106337780B (en) 2019-12-13
JP6316345B2 (en) 2018-04-25
US10072633B2 (en) 2018-09-11
EP3116089B1 (en) 2020-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6316345B2 (en) Wind Turbine Operation Based on Frequency of AC Output Voltage Signal Supplyed by Wind Turbine Power Converter
JP6312166B2 (en) Wind turbine, method for controlling the wind turbine, power generation and transmission system with the wind turbine, computer program for controlling the operation of the wind turbine, for controlling the operation of the system side bridge of the power converter in the wind turbine System side bridge controller
CN103683318B (en) System and method for controlling dual-fed induction generator in response to high-voltage grid events
EP2528184B1 (en) Method and apparatus for controlling a DC-transmission link
JP2017022983A (en) Operation of wind turbine connected to electric power system only via umbilical ac cable by system-side bridge controller which controls electric power and voltage
US20150249414A1 (en) Wind turbine systems and methods for operating the same
EP3745553B1 (en) System and method for operating a wind farm during low wind speeds
US20230041049A1 (en) System and method for providing grid-forming control for a double-fed wind turbine generator
US9494139B2 (en) System and method for controlling a power output of a wind turbine generator
US10615727B2 (en) Dynamic brake circuit assembly for a wind turbine
EP3457417B1 (en) Control method for protecting transformers
US11013070B2 (en) System and method for controlling multiple IGBT temperatures in a power converter of an electrical power system
CN110741523A (en) Electric power subsystem and method for controlling the same
EP3893383A1 (en) System and method for controlling wind turbine converters during high voltage ride through events
EP3745588B1 (en) Dual-frequency filter for distinguishing between different types of grid events
US20180102720A1 (en) Spillover of reactive current to line side converter
CN114941604A (en) System and method for controlling low speed operation of a wind turbine
CN112242705A (en) System and method for reducing oscillations in renewable energy power systems
US10975847B1 (en) System and method for farm-level control of transient power boost during frequency events
US20230246574A1 (en) System and method for providing grid-forming control of an inverter-based resource
US10958200B1 (en) System and method for operating a wind turbine power system during low wind speeds to improve efficiency
WO2024072369A1 (en) System and method for diverting power oscillations to an energy buffer after a grid event
CN114204592A (en) System and method for providing grid formation control of inverter-based resources

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170622

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170703

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170920

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180226

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180327

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6316345

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees